Enkele van de meest biologisch actieve moleculen, inclusief synthetische drugs, bevatten een centrale, stikstofbevattende chemische structuur, een isochinuclidine genaamd. Deze kern heeft een driedimensionale vorm, wat betekent dat hij de potentie heeft om gunstiger samen te werken met enzymen en eiwitten dan platte, tweedimensionale moleculen. Helaas hebben methoden om isoquinuclidines en de verwante dehyrdoisoquinuclidines te maken een aantal nadelen die het voor wetenschappers moeilijker maken om nieuwe medicinale verbindingen te ontdekken. Een team van onderzoekers onder leiding van prof. Frank Glorius van de Universiteit van Münster (Duitsland) heeft nu een nieuwe methode gepubliceerd om deze reactie mogelijk te maken. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Chemo .

Achtergrond en werkwijze:

Verschillende methoden voor de bereiding van driedimensionale kernstructuren omvatten de toevoeging van een ander molecuul over een platte structuur. De interne bindingen van beide moleculen worden gereorganiseerd om nieuwe bindingen tussen hen te creëren in een transformatie die een cycloadditie wordt genoemd. In het geval van isoquinuclidinen, er is een hoge energiebarrière voor deze chemische reactie omdat het platte startmolecuul, een zogenaamde pyridine, is zeer stabiel. Dit betekent dat een eenvoudige verwarming van de reactie niet voldoende is om deze te laten plaatsvinden.

In de nieuw ontwikkelde methode een speciale "fotokatalysator" is in staat om lichtenergie van blauwe LED's over te brengen om een ​​koolstof-koolstof dubbele binding met uitgangsmateriaal te exciteren naar een hoge energietoestand. Het geëxciteerde molecuul kan dan worden toegevoegd aan een nabijgelegen pyridine om een ​​dehydroisoquinuclidine te geven. De wetenschappers onthulden 44 voorbeelden van deze verbindingen, die daarna zouden kunnen worden omgezet in isoquinuclidines en andere nuttige structuren.

Een hoogtepunt van het onderzoek is de recycleerbaarheid van de fotokatalysator, die meer dan tien keer kan worden gebruikt zonder enige vermindering van zijn activiteit. De wetenschappers voerden ook experimenten uit om de mechanistische details te begrijpen van hoe de reactie werkt, ondersteund door rekenkundige berekeningen.

"We hopen dat het werk andere chemici zal inspireren om het gebied van de zogenaamde 'energieoverdrachtskatalyse' te verkennen en dat gemakkelijker toegang tot deze waardevolle moleculen de ontwikkeling van nieuwe medicijnmoleculen zal versnellen, " zegt dr. Jiajia Ma, eerste auteur van de studie.